CN101997425B - 一种单重四象限变流器仿真方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种单重四象限变流器仿真方法，所述四象限变流器包括变流器和中间电路，变流器由并联的四个支路组成，该方法包括：依据四象限变流器中各开关元件的不同导通状态，构建相应的状态方程；采用Simulink模块搭建单重四象限变流器仿真模型的状态方程判断模块；采用Simulink模块构建单重四象限变流器仿真模型的adams解算模块；利用单重四象限变流器仿真模型进行仿真计算。本发明该建模方法原理直观，易于理解，实现步骤简单，实时计算量小，有利于仿真的实时性，并且仿真更加准确，快速，并有效的保证了零脉冲时的收敛性。

Description

一种单重四象限变流器仿真方法

技术领域

本发明涉及单重四象限变流器仿真领域，特别是涉及一种单重四象限变流器仿真方法。

背景技术

随着计算机软、硬件技术的飞速发展，计算机仿真得到了越来越广泛的应用。在电力电子技术领域，应用计算机仿真技术，设计者在设计阶段就可以观察系统的动静态特性，寻求整个系统结构及参数的最优化，最大程度上降低成本，减少试验费用，缩短研发周期，提高效率。

交流传动是我国铁道牵引动力发展的一个重要方向，四象限变流器是交流传动电力机车的电源侧变流器，在牵引时作为整流器，在再生制动时作为逆变器。四象限变流器要保证直流中间环节的电压恒定，交流电网侧功率因数接近1，还要消除谐波，使电网电流尽量接近正弦，是交流传动电力机车上的一个重要电气部件。对四象限变流器进行计算机仿真，对于其开发和研究具有一定的帮助作用。

参见图1，示出四象限变流器结构，包括变压器次边电路11、变流器12、中间电路13和PWM控制器(图中未示出)组成。

变流器12由并联的四个支路组成，第一支路中开关元件T1的阳极连接输出正端，阴极连接开关元件T2的阳极，开关元件T2的阴极连接输出负端；第二支路中二极管D1的阴极连接输出正端，阳极连接二极管D2的阴极，二极管D2的阳极连接输出负端；第三支路中开关元件T3的阳极连接输出正端，阴极连接开关元件T4的阳极，开关元件T4的阴极连接输出负端；第四支路中二极管D3的阴极连接输出正端，阳极连接二极管D4的阴极，二极管D4的阳极连接输出负端。

变压器次边11电路包括连接在变压器次边的交流电源U_N，交流电源U_N一端经串联的电感L_N和电阻R_N后，连接在开关元件T1和开关元件T2的公共端，及二极管D1和二极管D2的公共端；交流电源U_N另一端连接在开关元件T3和开关元件T4的公共端，及二极管D3和二极管D4的公共端。

中间电路13中包括串联在电源正、负端的电感L₂和电阻R₂，及与电源正、负端连接的电容C_d。电源正、负端输出的电压U_d。PWM控制器控制开关元件T1、开关元件T2、开关元件T3和开关元件T4。

为了建立四象限变流器仿真数学模型，不考虑开关元件和二极管的换流过程，把整流元件看成理想开关，忽略其中的保护电路，分别用一个电感和一个电阻元件代替变压器的次边漏感和电阻。

目前的仿真技术中，四象限变流器有以下两种方法模拟。

1)利用SimPowerSystem模块库中自带的变流器模块。

参见图2，示出SimPowerSystem模块搭建的双重四象限变流器结构。该双重四象限变流器结构模型在实际仿真中速度较慢，无法及时进行相关数据处理。

2)使用C语言编写S-Function来实现变流器模型的功能。

参见图3，示出S-Function编写的双重四象限变流器结构。使用S-Function编写的变流器模型在实时仿真中速度较慢，占用资源多的问题，特别是在变流器的输入控制脉冲信号全为零的情况下，仿真数据结果发散，不能收敛。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种单重四象限变流器仿真方法，该方法仿真更加准确，快速，并有效的保证了零脉冲时的收敛性。

本发明一种单重四象限变流器仿真方法，所述四象限变流器包括变流器和中间电路，变流器由并联的四个支路组成，第一支路中第一开关元件(T1)的阳极连接输出正端，阴极连接第二开关元件(T2)的阳极，第二开关元件(T2)的阴极连接输出负端；第二支路中第一二极管(D1)的阴极连接输出正端，阳极连接第二二极管(D2)的阴极，第二二极管(D2)的阳极连接输出负端；第三支路中第三开关元件(T3)的阳极连接输出正端，阴极连接第四开关元件(T4)的阳极，第四开关元件(T4)的阴极连接输出负端；第四支路中第三二极管(D3)的阴极连接输出正端，阳极连接第四二极管(D4)的阴极，第四二极管(D4)的阳极连接输出负端；

交流电源(U_N)一端经串联的第一电感(L_N)和第一电阻(R_N)后，连接在第一开关元件(T1)和第二开关元件(T2)的公共端，及第一二极管(D1)和第二二极管(D2)的公共端；交流电源(U_N)另一端连接在第三开关元件(T3)和第四开关元件(T4)的公共端，及第三二极管(D3)和第四二极管(D4)的公共端；

中间电路中包括串联在电源正、负端的第二电感(L₂)和第二电阻(R₂)，及与电源正、负端连接的第一电容(C_d)；电源正、负端输出的电压U_d；该方法包括：

依据四象限变流器中各开关元件的不同导通状态，构建相应的状态方程；

采用Simulink模块搭建单重四象限变流器仿真模型的状态方程判断模块；采用Simulink模块构建单重四象限变流器仿真模型的adams解算模块；

利用单重四象限变流器仿真模型进行仿真计算。

优选的，所述状态方程具体为：

当Us＝+Ud时，状态方程为；

$\left(\begin{array}{c}{\stackrel{\·}{i}}_N\\ {\stackrel{\·}{u}}_d\\ {\stackrel{\·}{i}}_2\\ {\stackrel{\·}{u}}_2\end{array}\right)=\left(\begin{array}{cccc}-R_N/L_N& -1/L_N& 0& 0\\ 1/C_d& 0& -1/C_d& 0\\ 0& 1/L_2& 0& -1/L_2\\ 0& 0& 1/C_2& 0\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}{i}_N\\ u_d\\ i_2\\ u_2\end{array}\right)+\left(\begin{array}{cc}1/L_N& 0\\ 0& -1/C_d\\ 0& 0\\ 0& 0\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}{u}_N\\ i_L\end{array}\right)$

当Us＝-Ud时，状态方程为；

$\left(\begin{array}{c}{\stackrel{\·}{i}}_N\\ {\stackrel{\·}{u}}_d\\ {\stackrel{\·}{i}}_2\\ {\stackrel{\·}{u}}_2\end{array}\right)=\left(\begin{array}{cccc}-R_N/L_N& 1/L_N& 0& 0\\ -1/C_d& 0& 1/C_d& 0\\ 0& 1/L_2& 0& -1/L_2\\ 0& 0& 1/C_2& 0\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}{i}_N\\ u_d\\ i_2\\ u_2\end{array}\right)+\left(\begin{array}{cc}1/L_N& 0\\ 0& -1/C_d\\ 0& 0\\ 0& 0\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}{u}_N\\ i_L\end{array}\right)$

当Us＝0时，状态方程为；

$\left(\begin{array}{c}{\stackrel{\·}{i}}_N\\ {\stackrel{\·}{u}}_d\\ {\stackrel{\·}{i}}_2\\ {\stackrel{\·}{u}}_2\end{array}\right)=\left(\begin{array}{cccc}-R_N/L_N& 0& 0& 0\\ 0& 0& -1/C_d& 0\\ 0& 1/L_2& 0& -1/L_2\\ 0& 0& 1/C_2& 0\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}{i}_N\\ u_d\\ i_2\\ u_2\end{array}\right)+\left(\begin{array}{cc}1/L_N& 0\\ 0& -1/C_d\\ 0& 0\\ 0& 0\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}{u}_N\\ i_L\end{array}\right)$

优选的，采用Simulink模块构建单重四象限变流器仿真模型的adams解算模块具体为；

采用四步四阶的adms公式：

$x_{n+1}=x_n+\frac{h}{24}({55f}_{n+1}-{59f}_n+{37f}_{n-1}-{9f}_{n-2})$ 式5

根据

f_n+1＝Ax_n+1+BU_n+1                    式6

带入式5，可得

$x_{n+1}-\frac{h}{24}{55\mathrm{Ax}}_{n+1}=x_n+\frac{h}{24}({55\mathrm{BU}}_{n+1}-{59f}_n+{37f}_{n-1}-{9f}_{n-2})$ 式7

化简为

$x_{n+1}={(I-\frac{h}{24}55A)}^{-1}(x_n+\frac{h}{24}({55\mathrm{BU}}_{n+1}-{59f}_n+{37f}_{n-1}-{9f}_{n-2}))$ 式8

利用式8构建adams解算模块。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明根据开关元件的不同导通情况，结合电流正负，判断状态方程的所属情况，获得单重四象限变流器系统的数学模型，通过Simulink模块搭建了该模型的仿真模型。该建模方法原理直观，易于理解。使用Simulink模块搭建，实现步骤简单，实时计算量小，有利于仿真的实时性。搭建四象限变流器系统状态方程的仿真模型后，考虑到零脉冲状态时的收敛性，采用adms法求解单重四象限变流器模型的微分方程，利用adms法进行解算，仿真更加准确，快速，并有效的保证了零脉冲时的收敛性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为四象限变流器结构示意图；

图2为现有的SimPowerSystem模块搭建的双重四象限变流器结构图；

图3为S-Function编写的双重四象限变流器结构图；

图4为本发明单重四象限变流器仿真方法流程图；

图5为本发明单重四象限变流器的simulink框图；

图6为状态方程判断模块结构示意图；

图7为电流判断子模块结构示意图；

图8为逻辑判断及选择子模块结构示意图；

图9adams解算模块结构示意图；

图10adams解算模块具体结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明根据变流器开关元件的不同导通情况、电流正负等接入情况选择状态方程的参数，建立单重四象限变流器系统的数学模型，使用Simulink模型搭建实现该数学模型的仿真。考虑到零脉冲状态时的收敛性，采用adms法求解单重四象限变流器模型的微分方程，该解算方法能有效的解决发散的问题，具有高稳定性、高实时性、高准确性的特点。

参见图4，示出本发明单重四象限变流器仿真方法流程，具体包括以下步骤。

步骤S401、依据四象限变流器中各整流元件的不同导通状态，构建相应的状态方程。

由于PWM信号控制下的整流元件具有不同导通状态，相应的变流器系统具有不同的主电路拓扑结构。因此，首先确定PWM控制信号、网侧电流iN和主电路拓扑结构的对应关系，然后建立各主电路结构系统的数学模型，进而确定各种PWM控制信号对应的状态方程。

根据Ud分别接入Us的三种情况，即Us＝+Ud，0，-Ud，可以得到三种不同的状态方程。根据图1所示，用值1表示开关元件开通，值0表示开关元件关断。进一步，分别用A1表示开关元件T1和T2开关情况，由于一个桥臂的两个开关元件不能同时开通，所以，令A1＝T1-T2。A1的可能取值为1，0和-1，分别表示T1开通和T2关断、T1关断和T2关断、T1关断和T2开通。

用B1表示开关元件T3和T4开关情况，令B1＝T3-T4。B1的可能取值为1，0和-1，分别表示T3开通和T4关断、T3关断和T4关断、T3关断和T4开通。

各种PWM信号控制下的系统状态空间描述为：

(1)当Us＝+Ud时，即

A1＝1，B1＝-1，

或A1＝0，B1＝0且满足iN＞＝0，

或A1＝1，B1＝0且满足iN＞＝0，

或A1＝0，B1＝-1且满足iN＞＝0，

变流器系统的状态方程为：

$\left(\begin{array}{c}{\stackrel{\·}{i}}_N\\ {\stackrel{\·}{u}}_d\\ {\stackrel{\·}{i}}_2\\ {\stackrel{\·}{u}}_2\end{array}\right)=\left(\begin{array}{cccc}-R_N/L_N& -1/L_N& 0& 0\\ 1/C_d& 0& -1/C_d& 0\\ 0& 1/L_2& 0& -1/L_2\\ 0& 0& 1/C_2& 0\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}{i}_N\\ u_d\\ i_2\\ u_2\end{array}\right)+\left(\begin{array}{cc}1/L_N& 0\\ 0& -1/C_d\\ 0& 0\\ 0& 0\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}{u}_N\\ i_L\end{array}\right)$ 式1

(2)当Us＝-Ud时，即

A1＝-1，B1＝1，

或A1＝0，B1＝0且满足iN＜0，

或A1＝-1，B1＝0且满足iN＜＝0，

或A1＝0，B1＝1且满足iN＜＝0，

变流器系统的状态方程为：

$\left(\begin{array}{c}{\stackrel{\·}{i}}_N\\ {\stackrel{\·}{u}}_d\\ {\stackrel{\·}{i}}_2\\ {\stackrel{\·}{u}}_2\end{array}\right)=\left(\begin{array}{cccc}-R_N/L_N& 1/L_N& 0& 0\\ -1/C_d& 0& 1/C_d& 0\\ 0& 1/L_2& 0& -1/L_2\\ 0& 0& 1/C_2& 0\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}{i}_N\\ u_d\\ i_2\\ u_2\end{array}\right)+\left(\begin{array}{cc}1/L_N& 0\\ 0& -1/C_d\\ 0& 0\\ 0& 0\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}{u}_N\\ i_L\end{array}\right)$ 式2

(3)当Us＝0时，即

A1＝-1，B1＝-1，

或A1＝1，B1＝1，

或A1＝-1，B1＝0且满足iN＞0，

或A1＝0，B1＝1且满足iN＞0，

或A1＝1，B1＝0且满足iN＜0，

或A1＝0，B1＝-1且满足iN＜0，

变流器系统的状态方程为：

$\left(\begin{array}{c}{\stackrel{\·}{i}}_N\\ {\stackrel{\·}{u}}_d\\ {\stackrel{\·}{i}}_2\\ {\stackrel{\·}{u}}_2\end{array}\right)=\left(\begin{array}{cccc}-R_N/L_N& 0& 0& 0\\ 0& 0& -1/C_d& 0\\ 0& 1/L_2& 0& -1/L_2\\ 0& 0& 1/C_2& 0\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}{i}_N\\ u_d\\ i_2\\ u_2\end{array}\right)+\left(\begin{array}{cc}1/L_N& 0\\ 0& -1/C_d\\ 0& 0\\ 0& 0\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}{u}_N\\ i_L\end{array}\right)$ 式3

系统状态空间输出方程：

i_N＝i_N，u_d＝u_d                            式4

获得状态方程后，考虑到整流器输入脉冲全为零状态时的收敛性，采用adms法求解单重四象限变流器模型的微分方程。

步骤S402、根据状态方程构建单重四象限变流器仿真模型。

依据单重四象限变流器系统的数学模型，构建单重四象限变流器系统的仿真模型。参见图5，示出本发明单重四象限变流器的simulink框图。该simulink框图主要包括状态方程判断模块41和adams解算模块52。下面分别介绍各模块构成及功能。

首先介绍状态方程判断模块41。

根据上述描述，单重四象限变流器在不同的PWM控制信号下将有3种不同的状态方程，因此需要判断功率元件的导通关断情况并考虑网侧电流的情况。图6是状态方程判断模块41示意图，输入是PWM控制信号，以及网侧电流iN，输出为状态方程的矩阵A。

状态方程判断模块41包括控制信号及电流判断子模块411(如图7)和逻辑判断及选择子模块412(如图8)。控制信号及电流判断子模块411获得控制信号及电流的情况，控制信号情况主要是指即所定义的A1，B1，电流的情况主要是判断网侧电流iN大于小于零的情况。控制信号及电流判断子模块411将判断的结果送至逻辑判断及选择子模块412后可得状态方程矩阵。其中，A1～A3为3种情况下的状态方程矩阵。主要是判断控制信号和电流属于三种情况中的哪一种，然后再选择需要的状态的方程矩阵。

再介绍adams解算模块42的构成及功能。

获得状态方程后，求解该微分方程组。龙格-库塔法是工程技术领域广泛使用的求解微分方程的数值解法，但应用到该模型的状态方程时，在输入脉冲均为0时，计算结果不稳定，呈现出发散的趋势。因此，为了确保零状态时的收敛性，采用Adms法求解所建立的微分方程。Adms法是一种针对常微分方程的线性多步解法。本发明建立adams解算模块52(如图9)，求解微分方程。图8中，输入为状态方程矩阵，判断信号及状态量，输出为状态方程的输出。

采用四步四阶的adms公式：

$x_{n+1}=x_n+\frac{h}{24}({55f}_{n+1}-{59f}_n+{37f}_{n-1}-{9f}_{n-2})$ 式5

因为该算法中存在代数环不能应用于实时仿真，因此需要进一步变换。根据

f_n+1＝Ax_n+1+BU_n+1                    式6

带入式5，可得

$x_{n+1}-\frac{h}{24}{55\mathrm{Ax}}_{n+1}=x_n+\frac{h}{24}({55\mathrm{BU}}_{n+1}-{59f}_n+{37f}_{n-1}-{9f}_{n-2})$ 式7

化简为

$x_{n+1}={(I-\frac{h}{24}55A)}^{-1}(x_n+\frac{h}{24}({55\mathrm{BU}}_{n+1}-{59f}_n+{37f}_{n-1}-{9f}_{n-2}))$ 式8

据以上分析可得adams解算模块42的具体结构(如图10)。

步骤S403、利用单重四象限变流器仿真模型进行仿真计算。

本发明根据开关元件的不同导通情况，结合电流正负，判断状态方程的所属情况，获得单重四象限变流器系统的数学模型，通过Simulink模块搭建了该模型的仿真模型。该建模方法原理直观，易于理解。使用Simulink模块搭建，实现步骤简单，实时计算量小，有利于仿真的实时性。搭建四象限变流器系统状态方程的仿真模型后，考虑到零脉冲状态时的收敛性，采用adms法求解单重四象限变流器模型的微分方程，利用adms法进行解算，仿真更加准确，快速，并有效的保证了零脉冲时的收敛性。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，也可以上述具体实施方式的进行组合，这些改进、润饰及组合形成的技术方案也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种单重四象限变流器仿真方法，所述四象限变流器包括变流器和中间电路，变流器由并联的四个支路组成，第一支路中第一开关元件（T1）的阳极连接输出正端，阴极连接第二开关元件（T2）的阳极，第二开关元件（T2）的阴极连接输出负端；第二支路中第一二极管（D1）的阴极连接输出正端，阳极连接第二二极管（D2）的阴极，第二二极管（D2）的阳极连接输出负端；第三支路中第三开关元件（T3）的阳极连接输出正端，阴极连接第四开关元件（T4）的阳极，第四开关元件（T4）的阴极连接输出负端；第四支路中第三二极管（D3）的阴极连接输出正端，阳极连接第四二极管（D4）的阴极，第四二极管（D4）的阳极连接输出负端；

交流电源（U_N）一端经串联的第一电感（L_N）和第一电阻（R_N）后，连接在第一开关元件（T1）和第二开关元件（T2）的公共端，及第一二极管（D1）和第二二极管（D2）的公共端；交流电源（U_N）另一端连接在第三开关元件（T3）和第四开关元件（T4）的公共端，及第三二极管（D3）和第四二极管（D4）的公共端；

中间电路中包括串联在电源正、负端的第二电感（L₂）和第二电阻（R₂），及与电源正、负端连接的第一电容（C_d）；电源正、负端输出的电压U_d；其特征在于，该方法包括：

依据四象限变流器中各开关元件的不同导通状态，构建相应的状态方程；

采用Simulink模块搭建单重四象限变流器仿真模型的状态方程判断模块；采用Simulink模块构建单重四象限变流器仿真模型的ａｄａｍｓ解算模块；

利用单重四象限变流器仿真模型进行仿真计算；

所述状态方程具体为：

当Ｕｓ＝＋Ｕｄ时，即

Ａ1＝1，且Ｂ1＝－1，

或Ａ1＝0，Ｂ1＝0且满足ｉＮ＞＝0，

或Ａ1＝1，Ｂ1＝0且满足ｉＮ＞＝0，

或Ａ1＝0，Ｂ1＝－1且满足ｉＮ＞＝0，所述状态方程为：

$\left(\begin{array}{c}{\stackrel{.}{i}}_N\\ {\stackrel{.}{u}}_d\\ {\stackrel{.}{i}}_2\\ {\stackrel{.}{u}}_2\end{array}\right)=\left(\begin{array}{cccc}-R_N/L_N& -1/L_N& 0& 0\\ 1/C_d& 0& -1/C_d& 0\\ 0& 1/L_2& 0& -1/L_2\\ 0& 0& 1/C_2& 0\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}{i}_N\\ u_d\\ i_2\\ u_2\end{array}\right)+\left(\begin{array}{cc}1/L_N& 0\\ 0& -1/C_d\\ 0& 0\\ 0& 0\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}{u}_N\\ i_L\end{array}\right)$

当Ｕｓ＝－Ｕｄ时，即

Ａ1＝－1，Ｂ1＝1，

或Ａ1＝0，Ｂ1＝0且满足ｉＮ＜0，

或Ａ1＝－1，Ｂ1＝0且满足ｉＮ＜＝0，

或Ａ1＝0，Ｂ1＝1且满足ｉＮ＜＝0，所述状态方程为：

$\left(\begin{array}{c}{\stackrel{.}{i}}_N\\ {\stackrel{.}{u}}_d\\ {\stackrel{.}{i}}_2\\ {\stackrel{.}{u}}_2\end{array}\right)=\left(\begin{array}{cccc}-R_N/L_N& -1/L_N& 0& 0\\ -1/C_d& 0& -1/C_d& 0\\ 0& 1/L_2& 0& -1/L_2\\ 0& 0& 1/C_2& 0\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}{i}_N\\ u_d\\ i_2\\ u_2\end{array}\right)+\left(\begin{array}{cc}1/L_N& 0\\ 0& -1/C_d\\ 0& 0\\ 0& 0\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}{u}_N\\ i_L\end{array}\right)$

当Ｕｓ＝　0时，即

Ａ1＝－1，Ｂ1＝－1，

或Ａ1＝1，Ｂ1＝1，

或Ａ1＝－1，Ｂ1＝0且满足ｉＮ＞0，

或Ａ1＝0，Ｂ1＝1且满足ｉＮ＞0，

或Ａ1＝1，Ｂ1＝0且满足ｉＮ＜0，

或Ａ1＝0，Ｂ1＝－1且满足ｉＮ＜0，所述状态方程为：

$\left(\begin{array}{c}{\stackrel{.}{i}}_N\\ {\stackrel{.}{u}}_d\\ {\stackrel{.}{i}}_2\\ {\stackrel{.}{u}}_2\end{array}\right)=\left(\begin{array}{cccc}-R_N/L_N& 0& 0& 0\\ 0& 0& -1/C_d& 0\\ 0& 1/L_2& 0& -1/L_2\\ 0& 0& 1/C_2& 0\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}{i}_N\\ u_d\\ i_2\\ u_2\end{array}\right)+\left(\begin{array}{cc}1/L_N& 0\\ 0& -1/C_d\\ 0& 0\\ 0& 0\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}{u}_N\\ i_L\end{array}\right)$

Us表示单重四象限变流器的输入端电压；

其中，Ｃ2为滤波支路电容，ｉ_Ｎ为网侧电流，Ｕｄ为中间电路电压，ｉ₂为滤波支路电感电流，ｕ_Ｎ为网侧电压，ｕ₂为滤波支路电容电压，ｉ_Ｌ为负载电流；

其中所述状态方程判断模块包括控制信号及电流判断子模块和逻辑判断及选择子模块，所述控制信号及电流判断子模块判断控制信号的情况Ａ1和Ｂ1以及网侧电流ｉＮ大于小于零的情况；所述控制信号及电流判断子模块将判断的结果送至所述逻辑判断及选择子模块；其中Ａ1＝Ｔ1－Ｔ2，Ｂ1＝Ｔ3－Ｔ4；所述Ｔ1＝1时，第一开关元件（Ｔ1）开通，Ｔ1＝0时，第一开关元件（Ｔ1）关断；Ｔ2＝1时，第二开关元件（Ｔ2）开通，Ｔ2＝0时，第二开关元件（Ｔ2）关断；Ｔ3＝1时，第三开关元件（Ｔ3）开通，Ｔ3＝0时，第三开关元件（Ｔ3）关断；Ｔ4＝1时，第四开关元件（Ｔ4）开通，Ｔ4＝0时，第四开关元件（Ｔ4）关断；

所述Ａ1＝1时，第一开关元件（Ｔ1）开通且第二开关元件（Ｔ2）关断，所述Ａ1＝0时，第一开关元件（Ｔ1）关断且第二开关元件（Ｔ2）关断，Ａ1＝－1时，第一开关元件（Ｔ1）关断且第二开关元件（Ｔ2）开通；所述Ｂ1＝1时，第三开关元件（Ｔ3）开通且第四开关元件（Ｔ4）关断，所述Ｂ1＝0时，第三开关元件（Ｔ3）关断且第四开关元件（Ｔ4）关断，Ｂ1＝－1时，第三开关元件（Ｔ3）关断且第四开关元件（Ｔ4）开通。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，采用Simulink模块构建单重四象限变流器仿真模型的ａｄａｍｓ解算模块具体为：

采用四步四阶的ａｄａｍｓ公式：

$x_{n+1}=x_n+\frac{h}{24}(55f_{n+1}-59f_n+37f_{n-1}-9f_{n-2})$    式5

根据

f_n+1=Ax_n+1+BU_n+1式6

带入式5，可得

$x_{n+1}-\frac{h}{24}55{\mathrm{Ax}}_{n+1}=x_n+\frac{h}{24}(55{\mathrm{BU}}_{n+1}-59f_n+37f_{n-1}-9f_{n-2})$ 式7

化简为

$x_{n+1}={(I-\frac{h}{24}55A)}^{-1}(x_n+\frac{h}{24}(55{\mathrm{BU}}_{n+1}-59f_n+37f_{n-1}-9f_{n-2}))$ 式8

利用式8构建ａｄａｍｓ解算模块；

其中，Ｕｎ＋1为下一步长网侧电压。

Images